Opis patentowy opublikowano: 15.04.1982 112954 Int. Cl.8 C23C 9/10 H01J 31/56 H01J 37/22 CZYTELNIA! U -du Patentowego.Twórcy wynalazku: Earle Solomon Thall, John Joseph Moscony Uprawniony z patentu: RCA Corporation, Nowy Jork (Stany Zjednoczo¬ ne Ameryki) Sposób czernienia powierzchni elementu wykonanego ze stopu zelaza Prizedmliiotefrn wymaiLazIku jest sposób czernienia powierizcihni wykonanych ze stopu zelaza* zwla¬ szcza czernienia powierzchni zesjpolu maskicwiniicy kimesikcipu maskowego telewifcjti kolorowej.Zespól ma»3ikawinicy kineskopu telewizjii koloro¬ wej sJklada sie z peritarowanej maski pnzyspawa- nej do raimy luib innego wspornika, zanicntowaine- go w kinesikcpie, pnzy czyim sama maiskioiwnica jest umieszczona w poflbOiizu ekranu kineskopu.Powierzchnie miaski i raimy, wykonane zwytldLe ze stopu zelaaa w rodzajiu stali wallcowiainej na zim¬ no, czerwi sie w celu zapobiegania dzialaniu ko¬ rozji pcdozas procesu wytwarzania kimesikoipu, po¬ lepszenie odprowadzania ciepla wyidizieilajacegjo sie w maskownicy bramie podczas pracy lampy, i w cellu zmniejisizeniia odbic promieniowania, widzial¬ nego padajacego z ekranu. Warstwa czerniaca sta¬ nowi warstwe czarnego Uemflou zelaza, o grulbosci pomijalnie malej w stosunku do grubosci masko¬ wnicy i raimy.Znaine sa rózne sposoby czernienia, maskownicy, ramy i innych czesci wykonanych ze stepu ze¬ laza.W najczesciej stosowanych sposobach wyigcrzewa sie czernjione czesci w temperafbuirze 600°C w wil¬ gotniej atmosferze rediuttaujacej. W innych sposo¬ bach naklada sie na czernione czesci silnie utle¬ niajaca mieszanine kwasowa, po czyim po wyplu¬ kaniu wygrzewa sie czesci w temperaturze 400— 500°C. Jakkolwiek siposoby te spelniaja swoje za- 10 15 20 39 danie, to pozadanie jest zmniejszenie kosztów czer- nufenia., a zwlaszcza zminiiejisizenia materialochllon- niosci., energochlonnosci i uproszczenia technologii.Znaine jest dzialanie soli iiltlleniajacyiCh, takich jak azotan sicdu i azotan potasu powodujacych niiebieszczenie lufo czernienie powierzchni stalo¬ wych, Realizuge sie to zanurzajac czernione czesci staiLofwe na kiflka mdimult do stezonego goracego roztwonu solu O ile zEibiegi te sa sikiuitecizne w sto- sumlku do czesci duzych, to mie nadaj* sie do sto¬ sowania w przypadlku elementów lekkich o deli¬ katnej konstrukcji, która mozma uszkodzic podczas kapieli w goracej cieczy. Ponadto w przypadku ze¬ spolu maskownicy róznica masy miedzy maska a rama jest tak duiza, ze wiekszosc odksztalcen pow¬ staje po zanuzeniu tych elementów w goracym roztworze soli. Pomijajac te problemy stosowanie tego rodzaju soli utleniajacych do czernie¬ nia maski i ramy jest pozadane, poniewaz sto¬ sowane materialy sa tamie, wymagana tempera- tuira reakcji jest niizisza niiz zwyflde i istnieje moz¬ liwosc zmniejszenia kosztów stepowania tej tech- noOogttt.Sposób wedlug wymaliaiakiu, czernienia powierz¬ chni elementu wykonanego ze stopu zelaza za po¬ moca m/iesizaniny soli utleniajacych, takich jak azotany metali alkalicznych polega na tym, ze elementy czerindone pokrywa sie w dowolny spo¬ sób miestzanina soli topniejaca w temperatuirze 112 954• -.112954/- i.i * • - ¦' z -; ' -'¦¦ ¦ '" .'.•¦'.:¦•. : ... :.. r ; . ../'.;; 4 :'-.••'-" 200—450°C, a stanowiaca kompozycje zlozona z soli przeciwienstwie do poprzednich/ ;sposolboW ozesruie- utleniajacych, korzystnie azotanów lub hailogen- nia — nie ma takiej temperaturyj, lcitóra umózlf- ków metali alkalicznych, przy czyim .pokryty ele- wda- reakcje z pokrywanymi pcwierzchniaimi ze- ment ogrzewa sie do temperalteywyzszej od tern- „laznyimi. Ponadto, zwiazek utleniajacy mozna nak- peraibuiry topnienia mieszaniny.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie do czernienia zespolów skladajacych sie z czesci róz- niacych sie masami, lufo tez do pojedynczych elementów. Sposób wedlug wymaiaizlkiu mozna sto-, scwac do czescii o lekkiej), delikaitnej konstrukcji, jak równiez do elementów ciezlkich. Nizszy koszt stosowania sposiclbu wedlug wynalazku' swymika\ , z nizszych kosztów materialowych, prostsizej cib-:v slugi i nizszej temperatury reakcji., do uzysikania której poitnzelba mmdej energii. Ponadto ze wagllejdiu na nizsza temperature ' realfecjii operacje wygrze-l ~ wamia mozna* polaczyc z inna operacja wygrze¬ wania podczas procesu wytwaarzaniia zespolu ma,-.: sfccwnicy. Na przy|kiladr pa przyispawaniu masko¬ wnicy do ramjTpowszeichnie stosuje sie wygrzewa¬ nie zespolu maskownicy w temperaturze. 450— 460°C w celu uzyskania lepszej stabilnosci rcz- miarcwej zespoihu. Obie te- .operacje wy^zewainaa mozna wiec zastapic jedna.Pirzedmiiot wymailaizkiu jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku^ na. któryim fig. 1 przedstawia scheimait operacji, sposolbu wedlug wy- maiaizfcu; a fig. 2 — scheimait cperacjrsposoibu we¬ dlug wynalazku w z2isitosowamiu do obróbki kon¬ kretnego wyrolbu. ¦ t y:,* ... , \. • .. . ^ Sposób wedlug wynalazku stosuje'sie do czer¬ nienia powierzchni dowolnych eleimentów wyko¬ nanych ze stiopu zeflaza. Na fig. 1 przedstawiono dwie glówne cperacje sposolbu. Operacjai pierwsza oznaczona liczlba 21 jjolega na tyim,. ze pokrywa sie. powierzchnie ]praedimiiditai wykonanego ze' stopu zelaza*, na przyklad ze stali walcowanej na gcra- oo lub zdimino, mieszanina '" zawierajaca czynnik /UttóuLaaacyi, przy <&ym.:miieszanina;ta ma wlasnosc topnienia, pod wplywem temperatury, • -•- Ozynjjiiik utleniajacy • stanowi. alkaliczny azotan Metalu, -poniewaz Jakie azotany topia, sie. w., tem- ;pecatuirze 3OT-^^:?C<'JLoa^ sie azo- -teny sodu i azoitiu tppniejaee w tenTiper^i^iuirize od- 'POwMniio 370°C i, 3349C. Mofca jednaikize stoso¬ wac rcwmiez inne zwiazki uttleniaijajce jak^ronilki i dhflioirkisodiU: i portasu topiace sie w temperatu¬ rze 200—450°C* W mieszaininiie polferywajacej, obok zwiaEfloów, uitleniajajcyclh moga wystepowac pzyinnir -ki zwiflzafiacei,' jekkioilfwick nie sa. cne ^iezlbeidne.Nakladanie,, wairsitwy pokrywajacej moze odby- waó sie w dcwOiny - sposobi' Korzysitnie sposób na- kladandai podega na rocpuszczeniiiu w wodzie mie¬ szaniny .-pokrywajacej, ipaittyjskowaniiu;roeitwoiru do zadanej rgnubosci na powierzchnie....:::. czeiiiwonej czesciaa najst^pnie na wyemszenini, wair^twyi ppkxy- waijacej. Jezeli naitryskifwane:pofy^erzohnia sa .podf- grzane, mieszanina wysycha natychmiast .po /na- tryskiitwaniiu lu(b wkrótce, co zapotbiegia korozji.Zamias* naitrysku mónria^ stosowac omywanie •" lub zanaiirzanie' powierzchni), a ' nastepnie suszenie.Warsitiwa1 ^pcterywajjaca'i prze^iniiot czerniony ^iitója zwykle , teinperafture ndizsizia;' ndz 50°C^ jprzy' czym 'kSrzyStfnae'?jesit/ gdy irtaia'^t&o^t^l&^ ^cfojidfw^.Sam1 roztwór inoze -byc- iwiiferzdnyi' ^i^tóikze^' w 10 15 20 25 30 35 40 55 ladac w postaci siudhego proszku w zalozeniiu, ze liie' zositanie on st-rzasriiety z powierzchni czesci jxrzed stopienieim i przywarciem/do tej powierzchni.Dnuga operacja oznaczona liczba 23 na fig. 1 -poiega na wygrzewaniiiu suchej, powiierzchni z na¬ lozona wainstwa, co powoduje topinienie i rozpro- wadizanie nalozonej wartwy po" powierzchni me¬ talowej : i tworizenie na tej powierzchni warstwy /czarnego' tlenku. Poniewaz nailczcna warstwa, roz- przesitirzenia sie po. pcwierzidhnii; pwciczais jej wy- gnzewaniia nie ma potrzeby .doikfeitoego pckrywa- niia powierzchnii podczas bperiacj.i! pokrywania.Ozermiicne powierzchnie przedmioitiu t zelaznego, zo- • "sita.h4v pokryte materialem podczas;" etapu wygtze- waniia. Wymagana temperatura wyginzewania zaHe- zy oczywMicie od tenTpefatury "topienia1 zwiazku nakladanego, a zwlaszcza temperatury topnienia zwiazku utleniajacego. Im wyzsza temperatura tym krótsszy czas reaikcji z powiierzichniami zelaznymi.^Okazalo sie, ze w przypadku azotanów alkalicznych temperatura wygrzewania wynosi od'300 do 550°C, • a czas 5—10 minut. W przypadku stosowania azota¬ nów kcntyiniuicwamie wygrzewania po zakonczeniu reakcji nie 'pcwcdiuije szikód, a moze usunac przez wyparowanie zibedjna ilosc materialu pokrywaja- ' • cego?. Wygrzewanie; pncwa.dzicne jest w powietrzu w. zwy'klej odpreziarce tunelowej. Operacje wy¬ grzewania mozna przeprcwadzac albo. w celu pro¬ wadzenia czernienia przedmiioitiu, luib w celu czer¬ nienia i wyzarzenia lujb przepr-cwadzenia innej .obróbki cielnej,...- Sposób wedlug- wynaila^u jest uzyteczny zwja- %Sftbza^ do czernienia; róznych czesci kineskopu .ma- skowegoi! telewizji; koilorcwej. -Kineskopy te opisano ¦sziCzegoUowo. miedzy" innymi w opisie patentowym -Stanów Zjednoczonych, Ameryki nr 3^03436 iw porlbillilkacji :„Ooilor Television Picture Tuibes" wyd. 3*rzez Acadeimic Press^ New York,. 1S74 . r, Kine- -sikopy tego. xodzac'iu zawieraja cienka maskownice ¦•ze-:stópu-zelaizia, w której wykonane, sa otwory p róznych ksztaltach, przy czym maskownica ta.' jest "zaimiccowana na,litym wsiijorniiku. Gnuibosc masko¬ wnicy wynosi zwylkilie od 0,10—0,20 mm.. W, ma- ;skownicy mozna . wyróznic srodkowa- dziiurkowiana czesc kopulasta i: tworzaca z nia j€dna calosc cze|c otorzezna. Maisikownica jest przyspawana krawedzia •obrzeznej czesci do wspornika w postacL ramy o • przekroijiU' w* ksztalcie literyL. ^. : "^tkityiclhczias jwiwierzcihinie maskówniicy i ramy byly czerniicne przed ich polaczeniem. Nastejahie, 'po' polacizeniw, zespól maskownicy byl wygrzewa¬ ny iv'celu pottejpszenia. stalbiilnosici wyimiarów ie- spolu. Sposób wedlug wynalaizku zastepuje * spo- 'soiby- znane clotycfiiczas —* co'opisaino nizej w przy- 'iMialdEiie li 2; : Tak wieje maskownice' lub laarina pclkrywa ' sie' ziw3ajzkiem pokrywsajajcyim, a nastep*- nie* wygrzewa7 sie w temperatairze powodujiacej tci^eóifef zwiaizku i wj^wórzenie sie wars4hvy czarnego tlertei.' Nastepnie mozna ' polaczyc * mai- ~skbwtóce- % ^rama i zespól wygrzac w- celu pciBejp-.tt%*& 6 szenia stabilnosci rozmiarów. Pirccediuira ta olbej- nnuije tak, jato popaszeidnio, dwa wygjrzewamia.Zgcdlnie ze sposobem wedlug wyinaillazkiu mozna oka te cele osiagnac stoauiiajc jedno tylko wygrze¬ wanie, jak pokazano to na fig. 2. Maskownice i ra¬ me moznai polaczyc przed Ach pciczernienieni), (ope- raioja oznaczona 31). Nastepnie stcsaije sie sposób wedlug wynalazku do zespolu maskownica — ra¬ ma., przy czyim operacja wygrzewania ma na celu utworzenie czannej warsitwy na powierzchni ma- sikioiwindicy i ramy, a ponadto polepszenie stalbii- noisci rozmiarów zespolu. Po przyspawanifu ma¬ skownicy dla raimy powieinzchniie zespolu pclkrywa sie azotanem alkalicznym w temperaitiuirze pokogo- weij (£ig. 2 operacja ciznaczcinai liczba 33). Nastep¬ nie wygrzewa sie pokryty w ten sposófo zespól w powietrzu przez kilka mdjnult w tempera/tiurze 300—550°C,- w ceflu oiitfwoirzeniia ozairnej warstwy^ tenku, (-operacja oznaczona; liczba 36). Nastepnie zespól chlodzi sie, plucze w»dar i s-uszy (operacja oznaczona liczba 37). Talk wieje wygrzewanie sto- suije sie tylko raz oszczedzajac energie, sprzet i zmimetjiszatjac' MczJbe ;.xjperaic3^- Sposóib:i: 'tefi^jwsetf-£¦ stawiono ponizej w przyklakMe 3.Spoisóib wedlug wynalazku umozliwia czernienie powierzchni iininycih elemeinitów kineskopu. I- tak, na przyklad mozna czeriniic sposobem wedlug wy- nalaizku ekrany zelazine ujawnione w oposach pa¬ tentowych Stanów Zjednoczonych Aimeryki nr nr 3822453 i 38.67668, przy czyim czermiieniie moze od¬ bywac sie pirzed luib po zamocowaniu -tych efcra- nórw do maski i raimy.W podanych ndzefl przykladaidh ramy i maski wylkoinaino z niskowegLowej stali walcowanej na zimaino.Przyklad I. ^zygotowoitie sie, 25% (wajgojwoj) m wodny roztwór azoitanu lApolta#bw€g& Natryslkru(je? ^ czyste pcwieirzchnie maskownicy tyim roztworem w temperaturze pokojowej tworzac cienka,., war-* stlwe pokrywajaca. Suszy w striuimfieniiu powietrza.Koirzyslnie ogrzewa sie maskownice do tempera¬ tury 30—50°C, w celu przyspieszenia wysychania; naitryskiiwamego roztwoinui Wygrzewa sie --podmyta w ten sposófb maskownice w piecu w temperaitiu-. rze okolo 450°C przez okolo 5 minult. Maskownice wyjimuije sie z pieca, studzi i przemywa woda zdejoiniizcwana w ceJrui usunieciai resztowych soli i wyisiuszaL Na powierzchni maskownicy utworzy sie czarna warstwa tlenku zelaza. Warstwa' ta przylega dó powierzchni i chroni ja przed korozja ze wzgledu na proces utleniania w temperaturze 450°C i kontakt ze slonym natryskiem. Czerniona maskownice mozna przyspawac do zelaznej raimy równiez czernionej w ten sani sposófb.Przyklad II. Wykonuje sie operacje podane w przykladzie 1, zastepuj aic azotan potasowy azo- 10 15 20 tanem sodowym, a maskownice — rania. Na po¬ wierzchni ramy uzyskuje sie czarna warstwe tlen¬ kowa odiporna na korozje.Przyklad III. Powierzchnie maskownicy i ramy czysci sie i spawa maskownice do ramy.Powlierzchinie ramy i maskownicy nalttrystouije. sie 20i% (wagowo) roztworem azotanu potasu. Soszy sie warstwe naltrysniejta i umieszcza zespól ma¬ skownicy w piecu w temperaturze 450°C na 6 minuit. Zespól po wyjeciu z pieca, studzi sie do temperatury pokojowej, przemywa powierzchnie zespolu woda zdeljonizowaina i wysaisza. Na. powie¬ rzchniach maskownicy i ramy uzyskuje sie czarna warstwe tlenku przylegajaca i odporna na koro¬ zje. Mimo, ze maskownica i rama róznia sie cie¬ zarem czairna warstwa wyigaiajda na jednolita, na¬ wet Aa ofaszarach zachodzacych na siebie, a ponad¬ to ani maskownica ani raimai nie maja sladów od- iksztaflcen mechanicznyieh.Z as trzezenia patentowe '¦¦" 1. S(pGisófcr^ elementu wy¬ konanego ze stopu zelaza.,' zwlaszcza czenniLettitia po¬ wierzchni zespolu^ "maislkownicy kineskopu masko¬ wego telewizji kolorowej za pomoca mieszaniny solii utleniajatcyich, talkach jak azotany metali al¬ kalicznych, znamienny tym, ze elementy czernione pokrywa sie mceszainina soli topniejaca w teimpe- ^1^^ 200^^450^C, a stanowiaca kompozycje zlo¬ zona1 z soli iUitleniaijajcych, korzystnie azotanów luib halogenków mettafli aaikaOiicznych, przy czym pokryty eifement pigrzewa;sie do tempera«bury wyz¬ szej od temperatiuiry topnienia mieszaninyi soli. 2. Siposólb wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze r mieszaniiine soilii uftleniaij^cyich na powierzchnie '^l^de?nln^ lift ^lenWSfeze ponizej 50°C. '3. Sposób wedlug zas stosuije sie mielszanine soOii utleniaja|cych zloizona z azotanów metaMi alkalicznych o temperartiurze topnienia 300^35Ó°C. 4. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze mieszanina soli utleniajacych zawiera co naj¬ mniej jeden z azotanów sodiu luib potasu, a ope- raoje wygrzewania prowadzi sie w temperaitorze 300-^550°C, która utrzymuje sie w ciagu 51—10 mi¬ nut. * 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanina soli uitflieniajacych zawiera chlorki albo bromki metali szlachetnych. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze operacje pokrywania pcHwiierzchni czernionej reali- ziuije sie przez rozpuszczenie soli w nosniku wod¬ nym, pokrycie tym roztworem .powierzchni i na¬ stepnie wysiuszeniie. 25 30 35 40 50 55112 954 2/ 3/ Pokruwanie powierzchni przedmiotu wykona¬ nego ze stopu zelazo mieszanina O podwyzszonej temperaturze topnienia zawieraja¬ ca, skladnik utle¬ niajacy , 11 Wygrzewanie pokry¬ tego przedmiotu do czasu stopnienia warstwy pokrywa- fd,cej, rbzprzeztrze¬ niema sie jej po powierzchni, przereagowanta z powierzchnia, i utworzenia czarnej warstwy tlenkowej.Fig. 1 Przyspadanie maskownicydo ramki 33 7*— Pokrywanie powie¬ rzchni maskownicy i ramki azotanem alkalicznym w temperaturze pokojowej. 25 —7 Wygrzewanie pokry¬ tego zespotu maskownica -ramka w temperaturze Od 300°- 550°C, az do stopnienia warstwypokrywaja, - cej, rozprzestrzenienia \scejej po powierzchni maskownicyiutnorze- \ma czarnej warstwy tlenkowej. 57 Irlystuotzeme zespolu maskownica-ramka (przemywanie zespotu w tempera¬ turze pokojowej.Fig. Z BZGraf. Koszalin D-tll66 100 egz. A-4 Cena 45 zl PL PL PL PL PL PL PL PL